[표지로 읽는 과학] "태양 자기장 시작점 기존 이론 틀렸다"

네이처 제공

이번 주 국제학술지 ‘네이처’ 표지에는 2010~2020년 미국 항공우주국(NASA) 태양역학관측소(SDO)가 촬영한 약 150장의 태양 사진을 합성한 이미지가 실렸다. 태양의 흑점 주기를 따라 변화하는 태양 자기장을 포착한 모습이다. 

21년만의 강력한 태양 폭풍 영향으로 최근 지구 곳곳에 화려한 오로라가 관찰되고 있다. 태양 표면에서 일어난 플라즈마와 자기장 폭발로 발생한 고에너지 입자들이 지구 자기장으로 유입돼 대기와 충돌하며 형형색색의 오로라를 만들어냈다. 11년 주기로 태양의 활동이 활발해지는 극대기에 이른 것이다. 

태양에서 자기장을 생성하고 유지하는 물리적 과정을 의미하는 ‘태양 다이너모(태양 발전기)’에 대한 선행 연구들은 태양 자기장이 태양 깊숙한 곳에서 시작된다고 보았다. 이번에 네이처에 새롭게 발표된 연구는 태양 표면 가까이에서 발생하는 불안정성이 태양 다이너모의 시작점일 것이란 새로운 이론을 제시했다.  

제프리 M. 바실 영국 에든버러대 맥스웰수리과학연구소 연구원 연구팀은 태양 다이너모가 기존에 예상했던 것보다 훨씬 태양 표면 가까이에서 일어나는 것으로 보인다는 연구 결과를 22일 네이처에 발표했다. 

공동저자로 연구에 참여한 제프리 오이시 미국 베이츠대 물리천문학과 교수는 “이번 논문은 태양 다이너모에 대해 우리가 알고 있다고 생각했던 모든 것들이 틀렸다는 걸 의미한다”고 말했다. 

기존 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션은 태양 다이너모가 태양 깊은 곳에서 발생한다는 이론을 뒷받침해왔다. 반면 연구팀은 ‘자기 회전 불안정성(MRI)’이라는 개념을 적용한 새로운 접근법을 개발해 태양 다이너모가 태양의 가장 바깥층에서 진행된다는 점을 밝혀냈다.

연구팀은 태양 표면 조건이 MRI를 형성하기에 적합하며 MRI에 의해 형성된 난류가 태양 다이너모를 증폭시켜 태양 자기장 형성에 중요한 역할을 한다고 설명했다. 

이번 연구는 태양 흑점 주기와 그로 인해 형성되는 태양 활동에 대한 이해를 높일 것으로 보인다. 태양 다이너모를 보다 잘 이해하기 위한 연구가 진행되는 이유는 위성 및 통신 시스템, 무선 전력망 등 지구 시설에 영향을 미치는 태양 폭풍과 코로나 질량 방출에 대한 이해도를 높일 수 있기 때문이다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]